パソコンネットワークを用いた3次元宇宙ロボット動作解析システムの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650260
• Research Institution: KANTO GAKUIN UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小松 督 関東学院大学, 工学部・機械工学科, 教授 (80267525)
• Keywords: ロボット / 宇宙ロボット / 柔軟マニピュレータ / ダイナミクス / シミュレータ / Linux / 並列処理

Research Abstract

昨年度の研究成果である、計算量がロボットのボディ数のオーダーとなるnon-recursiveタイプの柔軟宇宙ロボット用運動方程式の導出、Linux環境下でのパソコン同士のソケット通信の確認を踏まえ、本年度はロボット動作解析システムの構築と性能検証を行なった。ここでは、例題として、地球を周回する宇宙ブラットフォームに2本腕のマニピュレータが取付けられた、ボディ数3の宇宙ロボットシステムを考えた。そのため、サーバ用パソコン1台と、1つのボディの運動方程式を計算するためのクライアント用パソコンをボディ数の3台(クライアント1から3)用意し、LANで結合した。各クライアントはサーバとの間で、ロボットの角度・角速度・角加速度等のデータを各サンプリング時間ごとにやり取りするため、その通信の速度や精度を調べ、ダイナミクスの計算に十分適応できることを確認した。つぎに、各パソコンにダイナミクスのインプリメントを行なった。計算処理方法として、クライアント1にボディ1、同様にクライアント2,3にボディ2,3のダイナミクスを担当させた。クライアント1はボディ1のダイナミクスにおける非線形項と制御入力を、まず計算する。つぎに、その結果をサーバに送る。サーバでは、クライアント1,2,3から送られたデータより質量マトリックスの逆行列を掛けて、加速度を計算し、それぞれのクライアントに送る。クライアント側では、加速度を数値積分して、角速度・角度等を求め、1サンプリングの計算を終了する。このような処理を行なうプログラムをインプリメントし、実行させた。その結果、計算速度および精度は同程度のCPUの能力で比べた場合、Unixワークステーション1台と同程度の能力が得られた。しかも、価格はワークステーションの1/5程度で済み、目標とした解析システムが実現できたことを確認した。

Research Products

• [Publications] T.Komatsu: "Dynamical Analysis for Task Configuration of Redundant Flexible Space Manipulator with Deployable Links"Proc.ISAS 12th Workshop on Astrodynamics and Flight Mechanics. 57-62 (2002)
• [Publications] 遠山浩行: "パソコンネットワークを用いた柔軟宇宙ロボットシミュレータの研究"日本ロボット学会創立20周年記念学術講演会予稿集. 1F14 (2002)
• [Publications] 小松 督: "並列処理を用いた3次元宇宙用柔軟ロボットシミュレータの研究"関東学院大学工学部研究報告. 46・2. 7-18 (2003)
• [Publications] 遠山浩行: "パソコンの分散処理を用いた柔軟宇宙ロボットシミュレータの研究"日本機械学会関東支部第9期講演会講演論文集. (発表予定). (2003)
• [Publications] T.Komatsu: "Precise trazectory control of a redundant flexible manipulator on a space platform"Adranced Robotics. (掲載予定). (2003)